В зависимости от метода и применяемых приборов различают следующие виды нивелирования:

1. геометрическое, выполняемое с помощью нивелира, который обеспечивает горизонтальный луч визирования, и двух нивелирных реек. Можно выполнять двумя методами: «из середины» и «через ГП»

2. тригонометрическое, выполняемое наклонным визирным лучом;

3. барометрическое, выполняемое с помощью барометров, действие которых основано на известной зависимости между атмосферным давлением и высотой над уровнем моря;

4. гидростатическое, основанное на свойстве свободной поверхности жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одинаковом уровне независимо от высоты точек, на которых установлены эти сосуды;

5. стереофотограмметрическое, выполняемое с помощью измерений на стереоскопических парах аэрофотоснимков;

6. аэрорадионивелирование, осуществляемое с помощью радиовысотомеров, устанавливаемых на самолетах;

7. механическое, производимое с помощью приборов, автоматически вычерчивающих профиль проходимого пути;

8. GPS (глобальная система позиционирования).

Из перечисленных видов нивелирования наиболее точным и распространенным является геометрическое нивелирование.

1. Нивелир Н-3 и работа с ним.

Нивелиры бывают высокоточные (Н-0,5), точные (Н-3) и технические (Н-10).

Н-0,5 (3, 10) – средняя квадратическая ошибка определения превышения в мм на 1 км двойного хода.

Отсчет берется в момент, когда концы пузырьков контактного уровня сомкнутся, по средней нити. Отсчет – 4-значное число в мм:

1, 2 цифры – количество дм

3 цифра – количество см

4 цифра – количество мм.

Поверки нивелирования:

1. Поверка круглого уровня. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. Круглый уровень устанавливается между двумя подъемными винтами и вращением этих винтов в противоположные стороны устанавливаем уровень между ними. Третьим подъемным винтом (не поворачивая зрительной трубы) выводим уровень в центр. Затеи поворачиваем нивелир на 180˚. Если пузырек ушел за вторую окружность, производится юстировка: на половину отклонения исправляем подъемными винтами, на вторую половину исправительными винтами уровня.

2. Поверка сетки нитей. Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира. На расстоянии 4-5 м от нивелира устанавливаем нивелирную рейку и наводим на нее нивелир таким образом, чтобы рейка была установлена у левого края горизонтальной нити, берем отсчет; а затем у правого края горизонтальной нити берем отсчет. Допустимая разница в отсчетах 1 мм. Юстировка осуществляется поворотом окуляра относительно корпуса трубы.

3. Поверка главного условия нивелира. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси прибора.

h = З – П

h = i1 – (V1 – x) = i1 – V1 + x

h = V2 – x – i2

,

где:

x – погрешность

V – отсчет

i – высота инструмента

Допустимое значение x ≤ 4 мм. Если x > 4 мм, производим юстировку:

1. эливационным винтом по рейке устанавливаем отсчет свободный от погрешности x на 2 станции

1. исправительными винтами цилиндрического уровня выводим пузырек в 0-пункт и поверку повторяем.

1. Нивелирование поверхности по квадратам.

Нивелирование небольших участков равнинной местности производят с целью получения топографических планов крупных масштабов. Для получения плана необходимо выполнить следующий комплекс полевых и камеральных работ: выполнить предварительный осмотр (рекогнасцировку) местности, построить на местности сеть квадратов, определить плановое положение вершин квадратов и характерных точек, произвести съемки ситуации, выполнить геометрическое нивелирование участка, привязать его к реперу, произвести обработку результатов, построить план.

1. Составление плана участка, построение сети квадратов.

На местности при помощи теодолита и мерной ленты строят сеть квадратов со сторонами 10, 20 или 40 м в зависимости от характера рельефа и необходимой точности его отображения. Вдоль большей стороны выбранного участка намечают линию таким образом, чтобы она содержала целое число равных отрезков (длина стороны квадрата). Затем в начальной и конечной точках устанавливают теодолит, строят прямые углы и на полученных направлениях снова откладывают равное количество отрезков, концы отрезков обозначают на местности. Так же действия повторяют и на других вершинах основного прямоугольника.

Ошибка при построении основного прямоугольника при последней точке не должна превышать 1',5√n, т. е. 3'.

Положение вершин заполняющих квадратов определяют путем вешения между точками на сторонах основного прямоугольника.

Одновременно с построением сетки производят съемку ситуации по методу створов и перпендикуляров, а также путем промеров от вершин квадрата. Все данные заносят на полевую схему.

Если площадь участка небольшая, то нивелирование производится с одной станции: нивелир устанавливают в центр участка и берут отсчеты по черной стороне рейки, которая последовательно устанавливается на все вершины квадратов. Результаты заносятся на полевую схему.

Если нивелирование участка с одной станции произвести нельзя, то намечают несколько станций, с которых можно охватить все вершины, при этом каждая пара смежных станций должна иметь связующие точки для контроля. Отсчеты на связующих точках берут по обеим сторонам реек.

Отметку от репера на одну из вершин квадратов передают нивелированием из середины при помощи двусторонних реек.

3.4 Вычислительная обработка.

Составляют схему квадратов, на схему переписывают все отчеты для своего варианта и высоту репера.

Вычисляют горизонт прибора по формуле

ГП = НRp + а ,

где НRp - высота репера, в метрах;

а - отсчет по рейке, поставленной на репер, в миллиметрах, переведенных в метры

Пример. НRp = 95,00 м., а = 1049 мм,

ГП = 95,00 + 1,049 = 96,049 м.

Вычисляют высоты всех вершин квадратов по формуле:

Нвершины = ГП - в,

где в – отчет по рейке, взятый на вершине квадрата.

В нашем примере: Н1 = 96,049 - 2,063 = 93,986 м.,

Н2 = 96,049 - 1,777 = 94,272 м.

Вычисленные высоты точек записывают на схему под значениями отсчетов по рейке. На чертежной бумаге формата А4 строят сетку квадратов для построения плана в масштабе 1:500. Сторона квадрата составляет 20 метров (4 см на плане). На план со схемы выписывают значения высот, округляют их до 0,01 м, проставляют их у вершин квадратов. Определяют местоположение горизонталей на всех сторонах квадратов, при этом выполняют графическое интерполирование с помощью палетки. Высоту сечения рельефа принимают равной hсеч = 0,25 м. Палетку строят на восковке, для этого прочерчивают авторучкой 8-10 параллельных линий через равные интервалы (через 5 мм) и подписывают значения высот горизонталей.

Для этого необходимо палетку наложить на план так, чтобы точка "А" заняла на палетке положение, соответствующее своей высоте, удерживая палетку в точке "А" иглой измерителя, повернуть палетку вокруг точки "А" так, чтобы точка "В" заняла на палетке положение, соответствующее своей высоте. Переколов места пересечения линии АВ на плане с линиями на палетке, получить точки, через которые проходят горизонтали. Проводят горизонтали, соединяя точки с одинаковыми высотами плавными кривыми линиями.

На замкнутых и вытянутых горизонталях проставляют бергштрихи, показывающие направление ската. Бергштрихи должны быть перпендикулярны горизонтали. Горизонтали, кратные 1,0 метру, утолщают и подписывают. Со схемы по промерам переносят контуры ситуации. План оформляют тушью в соответствии с условными знаками для масштаба 1: 500.

4. Тахеометрическая съемка

Положение снимаемой точки в плане и по высоте определяют полярным способом при наведении зрительной трубы на рейку, получая при этом:

- расстояние по дальномеру

- направляющий горизонтальный угол на рейку.

- Вертикальный угол (угол наклона)

Тахеометрическая съемка выполняют для создания планов и цифровых моделей местности небольших участков в крупном масштабе при проведении городского и земельного кадастра, планировки сельских населенных пунктов, проектирования, трассирования и т. д.

Съемочное обоснование – это пункты сетей сгущения.

Съемку ситуации и рельефа производят померным способом одновременно с проложением тахеометрических ходов. Максимальное расстояние от тахеометра (теодолита) до рейки и между пикетами зависит от масштаба съемки и высоты сечения рельефа.

Расстояния между пикетами не должны превышать величины:

,

где:

– высота сечения рельефа

Расстояние между станцией и реечной точкой (пикетом):

,

где:

М – знаменатель масштаба

В поле, кроме журнала, ведут абрис на отдельных листах для каждой станции. На абрисе указывают станцию (место стояния прибора), а также последующую и предыдущую точку хода. Все пикеты нумеруются и записываются в журнал. Стрелками на абрисе показывают направления понижения рельефа (где имеется равномерный уклон).

Тх ход в плановом отношении уравнивают как теодолитный, в высотном – как нивелирный.

1. Порядок работы на станции.

1. Приведение прибора в рабочее положение (центрирование, горизонтирование)

2. Определение места нуля

3. Измерение высоты прибора в см (фиксируется на рейеке)

4. Ориентирование

При КЛ ориентируют лимб теодолита на предыдущую точку хода, с этой целью 0 лимба совмещают с 0 алидады и, закрепив алидаду, вращением лимба наводят зрительную трубу на точку, лимб закрепляют. На пикеты зрительную трубу наводят только вращением алидады.

5. На пикеты устанавливается рейка, измеряются горизонтальные и вертикальные углы, расстояния.

Положение пикетов выбирают таким образом, чтобы по ним на плане можно было изобразить ситуацию и рельеф местности. Их берут на всех характерных точках и линиях рельефа.

При съемке ситуации определяют границы угодий, гидрографию, дороги, контуры зданий, т. е. все, что подлежит нанесению на план в данном масштабе.

6. По окончанию работы проверяют ориентирование. Для этого вновь визируют на предыдущую точку хода; отсчет должен отличаться от первоначального не более чем на 5'.

2. Обработка материалов тахеометрической съемки и составление плана.

Выполняют математическую обработку результатов полевых измерений, приведенных в журнале тахеометрической съемки. Для этого вычисляют место нуля и углы наклона между станциями по сторонам тахеометрического хода, при этом используют следующие рабочие формулы для теодолита 2Т30:

где КП и КЛ – отсчеты по лимбу теодолита при круге право и круге лево, МО – место нуля.

Тахеометрическая съемка обычно выполняют при положении круга «лево». Величину места нуля (МО) определяют перед выполнением съемки и при необходимости приводят к нулю.

При вычислении углов наклона на реечные точки место нуля в пределах точности теодолита не учитывают, в остальных случаях округляют до ближайшей четной минуты. Пример с данными задания. Станция I.

МО = (-0 06 + 0 03) / 2 = - 0 02’,

I-II = 0 03 - (- 0 02) = 005.

В соответствующие графы журнала записывают расстояния D, горизонтальные проложения d и превышения h’, которые вычисляют с помощью тахеометрических таблиц или микрокалькуляторов по формулам:

d = K l cos ;

h = h' + i – v;

h = (Kl)/2 sin2;

где i – высота прибора;

v- высота наведения;

k – коэффициент нитяного дальномера;

l – количество делений на рейке;

- угол наклона.

Если углы наклона не превышают 2, то измеренные линии принимают за горизонтальные проложения. Горизонтальные проложения вычисляют с округлением до 0,1 м, а превышения – с точностью до 0,01 м. Знаки превышения одинаковы со знаками углов наклона. Далее выполняют увязку высот тахеометрического хода.

После вычисления превышений на всех станциях их увязывают между станциями по тахеометрическому ходу. Для этого выписывают горизонтальные проложения между станциями, прямые и обратные превышения.

При вычислениии средних превышений между станциями ставят знак прямого превышения. Теоретическая сумма превышений равна разности высот станций III и I:

hт = H III – H I ,

Невязку сравнивают с допустимой, которая вычисляют по формуле:

f h доп. = 0,04 S n ,

где S = [S]/ n – средняя длина линий, в метрах (7) n - число линий в ходе.

Если невязка допустима, то ее распределяют на каждое превышение с обратным знаком, пропорционально длинам линий. Высота II станции равна:

HII = HI + h I-II

Высоты станций записывают на соответствующие страницы журнала, а затем вычисляют высоты пикетов по формуле:

H = Hст + h I

Далее производят составление и вычерчивание плана.

На листе чертёжной бумаги размером 31 21 cм (1/8 часть стандартного листа) строят сетку координат. Для этого откладывают от левого края 6 см, снизу 5 см, относительно этой точки разбивают координатную сетку и наносят точки по координатам. Масштаб 1: 2000. Укладывают основание транспортира по линии ориентирования, по его окружности откладывают углы на реечные точки, отмечают маленькой черточкой, около которой подписывают номер направления. По этим направлениям откладывают измерителем в масштабе плана расстояния.